JP2008196030A - 金属帯の振動防止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】空冷帯内を金属帯が通過するに際し、金属帯が振動するのを防止する。
【解決手段】空冷帯内には、金属帯１を挟んで対向する複数対の吹き出しノズルを金属帯１の進行方向に配列して設けてある。そして、各々の対向する吹き出しノズル間において、金属帯１に吹き付ける空気の吹き付け速度に差を設け、対の吹き出しノズル毎に、前記吹き付け速度の差を調整することで、金属帯１のパスラインが金属帯１の表裏面交互に偏りを持つようにし、空冷帯内の板振動スパンを短くする。例えば、空冷帯が３ゾーンからなる場合、空冷帯４ａでは、金属帯１表面では吹き付け速度を弱く、裏面では強くし、空冷帯４ｂでは、金属帯１表面では吹き付け速度を強く、裏面では弱くし、空冷帯４ｃでは、金属帯１表面では吹き付け速度を強く、裏面では弱くする。
【選択図】図１

Description

竪型空冷帯を用いて金属帯を空冷する際の、金属帯の振動防止方法に関するものである。

例えば、金属帯表面に被膜を形成する場合、一般的には、塗布装置にて被膜液体を金属帯表面に塗布した後、加熱装置にて金属帯表面を加熱・乾燥させ、次いで、空冷帯にて次工程に必要な温度まで塗布後の金属帯を冷却する。
通常、空冷帯では、金属帯の進行方向に表裏複数個配置されたノズルヘッダからの冷風吹付けにより金属帯を空冷する。一方で、金属帯表面に塗布された塗布液が乾燥・安定化するまでの間は、金属帯がロール等に直接接触することは金属帯表面の塗布液のムラ・模様が発生するため好ましくない。そのため、空冷帯後の次の保持ロールまでの間は金属帯は何物にも保持されていない状態で走行することになる。
このように金属帯は塗布装置以降、次の保持装置まで何物にも保持されていないため、金属帯が板厚方向に振動し、めっきの付着量がばらつくという問題がある。特に、空冷帯が竪型の場合、ノズルヘッダからの冷風吹付けにより金属帯保持点間（塗装装置と空冷帯後の次の保持ロールの間）で板振動によるバタツキが発生しやすい。すなわち、個々のノズルヘッダからの冷風吹付け速度は、通常、金属帯の表裏で等速であるが、その表裏のわずかな風圧変動差・吹付け速度の脈動（息継ぎ現象）がランダムに発生するため、互いに打消す場合は問題ないが、重なり強めあう場合にはその振動が金属帯長手・幅方向で更に重なり合い、保持点間の板振動となっていく。この保持点間の板振動、すなわち、空冷帯内での金属帯のバタツキは金属帯を保持している塗布装置にも影響を及ぼし、チャタマーク等の塗布ムラを発生させる原因となる。特に金属帯の最終工程ラインでのチャタマーク等の塗布ムラは品質欠陥として致命的な問題である。
このような問題に対し、特許文献１には、シンクロールとトップロールの間を通過する溶融亜鉛めっき鋼帯の両面にスリットノズルにより圧縮空気を吹き付けるに際し、両面に吹き付ける圧縮空気に圧力差を設け、合金化溶融亜鉛めっき鋼帯を製造する際の溶融亜鉛めっき鋼帯の振動を防止する方法が開示されている。
特許文献２は、特許文献１の改良であり、鋼帯の両側に対となる吹き出しノズルを1対以上設け、該吹き出しノズルより、圧力の異なる気体を鋼帯に吹き付ける方法が開示されている。
特許第２６０５５２１号公報 特許第３１３４７５７号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、高速ラインで走行させた場合、溶融亜鉛めっき鋼板の振動を防止することはできず、十分な問題の解決に至っていない。また、タッチロールを使用することにより、半溶融状態の亜鉛がタッチロールに接触することで、亜鉛のダストが発生し、作業環境が悪化する。
特許文献２の方法では、要所に静圧パッドを配置する必要があり、溶融亜鉛鍍金の合金化炉の冷却帯には適するが、通常の空冷帯には高価である。また、静圧パッドの設置スペースも制約される。

本発明は、かかる事情に鑑み、金属帯に振動が発生しない振動防止方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意研究した。板のたわみと板振動スパンに着目した結果、板振動のスパンを短くすることで板のたわみが小さくなり、空冷帯内全体での板振動の振幅を抑制することが可能となることを知見した。そして、板振動のスパンを短くする手段の一つとして、吹き出しノズルの吹き付け速度を用いることを見出し、この吹き付け速度を調整することで、金属帯のパスラインが金属帯の表裏交互に偏りを持ち、金属帯の振動が防止できることをも知見した。
また、本発明は、従来のように、金属帯が振動によりずれた場合にすばやくもとに戻すことに重点を置くのではなく、板振動スパンを小さくすることで空冷帯全体での振幅を抑制するものであり、従来技術とは振動低減に対する解決手段、思想が本質的に異なることを述べておく。
本発明は、以上の知見に基づきなされたものであり、その要旨は以下の通りである。
金属帯を挟んで対向する複数対の吹き出しノズルを金属帯の進行方向に配列して設けてある竪型空冷帯内を金属帯が通過するに際し、金属帯のパスラインが金属帯の表裏面交互に偏りを持つように、各々の対向する吹き出しノズル間においては、前記金属帯に吹き付ける空気の吹き付け速度に差を設けるとともに、対の吹き出しノズル毎に、前記吹き付け速度の差を調整することを特徴とする金属帯の振動防止方法。

本発明によれば、金属帯のバタツキである板振動のスパンが短くなり、それにより空冷帯内全体での板振動の振幅を抑制することが可能となる。すなわち、空冷帯を通過中の金属帯の振動を抑えることができる。従って、空冷帯全体の冷風吹出し速度を極端に落すことなく、塗布ムラを最小限に抑えることが可能となる。特に、金属帯の自重によるカテナリー（鉛垂曲線）が形成されない竪型空冷帯で有効に作用する。

本発明においては、金属帯の振動を抑制するために、金属帯を挟んで対向する複数対の吹き出しノズルを金属帯の進行方向に配列して設けた竪型空冷帯内で、金属帯のパスラインが金属帯の表裏交互に偏りを持つように、各々の対向する吹き出しノズル間の金属帯に吹き付ける空気の吹き付け速度に差を設け、その吹き付け速度の差を対向する吹き出しノズル毎に調整することとする。これは、本発明において、重要な用件である。このように、本発明は、金属帯のパスラインに金属帯の表裏面交互に偏りを持たせることで、板振動スパンを小さくし、その結果として、金属帯の振動を防止する。以下、これについて、詳細に説明する。

金属帯のパスラインが金属帯の表裏面交互に偏りを持つようにするために、本発明では、各々の対向する吹き出しノズル間の金属帯に吹き付ける空気の吹き付け速度の差を利用する。例えば、１）吹き出しノズルの圧縮空気の圧力を変更する、２）吹き出しノズルの圧縮空気の風量を変更する、３）吹き出しノズルと金属帯の相対距離を変更する等を用いることで、対向する吹き出しノズル間に金属帯に吹き付ける空気の吹き付け速度の差をもたせ、金属帯のパスラインが金属帯の表裏面交互に偏りを持つように前記吹き付け速度の差を調整する。
金属帯の振動を防止するためにはできるだけ板振動スパンは短い方が好ましく、よって、金属帯のパスラインの表裏交互の偏りも板振動スパン、金属帯張力等から決まってくる弦曲線に従った曲線を描くことが好ましい。この観点からは、上記圧縮空気の圧力、風量、相対位置は、空冷帯内全体として振動スパンが小さくなるように適宜設計されればよく、上限、下限については特に制限がない。

本発明の一実施態様として、図1に、金属帯のパスラインの設計事例を示す。図1の例（１）〜（３）は、いずれも鉛直方向に走行する金属帯１に対して、コーター２による塗布装置、オーブン３による加熱装置、空冷帯（１〜３）４ａ〜４ｃを順次鉛直方向に配置したものである。
そして、金属帯１への冷風の吹き付け速度として、強：３０m/s、弱：２５m/sの２パターンを設定し、各々の対向する吹き出しノズル（図示せず）において、この2種類の速度で金属帯１の表裏面にそれぞれ吹き付けることで、金属帯１の表裏面で吹き付け速度に差を設けている。さらに、速度が強の吹き付けを行う面を対の吹き出しノズル毎に変えて、例えば、速度が強の吹き付けが金属帯１の表裏面で交互となるように各対の吹き出しノズル毎の吹き付け速度を調整することにより、金属帯１のパスラインが金属帯１の表裏面交互に偏りを持つように設計されている。
例（１）においては、まず、空冷帯４ａでは速度が強の吹き付けを金属帯１裏面に行い（表面は速度が弱の吹き付け）、次いで、空冷帯４ｂでは速度が強の吹き付けを金属帯１表面に行い、さらに、空冷帯４ｃでは速度が強の吹き付けを金属帯１表面に行うことで、竪型空冷帯内全体で、金属帯１のパスラインが金属帯１の表裏面交互に偏りを持つようになっている。
例（２）においては、まず、空冷帯４ａでは速度が強の吹き付けを金属帯１表面に行い、次に、空冷帯４ｂでは速度が強の吹き付けを金属帯１裏面に行い、さらに、空冷帯４ｃでは速度が強の吹き付けを金属帯１表面に行うことで、竪型空冷帯内全体で、金属帯１のパスラインが金属帯１の表裏面交互に偏りを持つようになっている。
例（３）では、空冷帯４ａを2分割し、まず下段では速度が強の吹き付けを金属帯１表面に行い、上段で速度が強の吹き付けを金属帯１裏面に行う。次いで、空冷帯４ｂでは速度が強の吹き付けを金属帯１表面に行い、さらに、空冷帯４ｃでは空冷帯４ａと同様に2分割し、まず下段で速度が強の吹き付けを金属帯１裏面に行い、上段で速度が強の吹き付けを金属帯１表面に行う。このようなパターンを設けることで、竪型空冷帯内全体では、金属帯１のパスラインが金属帯１の表裏交互に偏りを持つようになっている。
このように対の吹き出しノズル毎に吹き付け速度を調整することで、例（１）〜（３）のいずれにおいても、板振動の振幅が抑制され、金属帯の振動が防止される。

なお、本発明において、吹き付け速度の変更は各々の対向する吹き出しノズル毎で行ってもよいし、ある程度まとまったグループ単位で行うこともできる。また、吹き付け速度の変更を行う範囲は、金属帯の板振動の共振を避ける点から金属帯進行方向に不規則に設定するのが好ましい。

ここで、図2に示すように、長さＬで 単純指示された長方形からなる板が等分布荷重ｐを受けるとき、そのたわみωは式（１）で表される。

そして、上記式（１）を整理すると、式（２）となり、たわみωは支点間距離Ｌの４乗に比例して拡大していく。梁のたわみとして計算しても同様にたわみωは支点間距離Ｌの４乗に比例して拡大していく。

以上から、金属帯の振動を防止するためには、上記たわみωの支点間距離をできるだけ小さくすることが重要となる。そして、各々の対向する吹き出しノズルの金属帯に吹き付ける空気の吹き付け速度に差を用いて、この差を調整することで、金属帯のパスラインに金属帯の表裏交互に偏りを持たせることは、金属帯の振動防止に対して有効な方法と言える。

（本発明例）
図３は、本発明の金属帯の振動防止方法を行うための竪型空冷装置である。図３において、竪型空冷帯は、鉛直方向に走行する金属帯１に対して、コーター２による塗布装置、オーブン３による加熱装置、空冷帯（１〜３）４ａ〜４ｃを順次鉛直方向に配置したものである。そして、垂直に上昇する金属帯１を挟んで対向するように吹き出し（スリット）ノズル５が設けられている。
図３の装置を用いて、竪型空冷帯内を金属帯（めっき鋼板付着量２０g/m²、板幅1210mm、板厚0.8mm）１が、ライン速度120mpmで通過するに際し、上述のように配置された吹き出しノズル５からの風速またはパスラインとノズルとの相対距離を変化させて、金属帯１のパスラインが金属帯の表裏交互に偏りを持つように種々の吹き付け速度で圧縮空気を供給した。詳細な吹き付け速度パターンは図4および表１、２に示した通りである。また、その他の条件としては、風速は送風機からの配管内に設けた流量調整弁で調節し、吐出圧は250mmAq、スリット間隔は15mm、スリット幅は1800mmで、スリット本数は各ゾーン毎に表２０本裏２０本とした。なお、図4では、代表例として、各3本のみ図示した。

本発明例では、空冷帯を通過後の金属帯の表面を目視にて観察したところ、チャタマーク等もなく、極めて品質は良好であった。
（比較例）
図4および表3に示すように風量も距離も一定とした場合以外は上記実施例と同様の条件、方法で行った。
比較例では、バタツキ（弦振動）が確認され、外観が劣っていた。

本発明の方法によれば、金属帯が振動することなく空冷帯を通過できるので、めっきの付着量がばらつくこともなく、チャタマーク等の塗布ムラが発生することもない。ゆえに、溶融亜鉛めっき鋼板をはじめ、金属帯表面に被膜を形成する場合など、さまざまな鋼種の製造に適用できる。

本発明の一実施態様として、金属帯のパスラインの設計事例を示す図である。 たわみと支点間距離との関係を説明するための単純指示された等分布荷重をうけた長方形板を示す図である。 本発明の実施例の金属帯の振動防止方法に使用する竪型空冷装置を示す図である。(実施例１) 本発明の実施例１における吹き付け速度パターンを示す図である。（実施例１）

符号の説明

１ 金属帯
２ コーター
３ オーブン
４ａ 空冷帯１
４ｂ 空冷帯２
４ｃ 空冷帯３
５ 吹き出し（スリット）ノズル

Claims (1)

1. 金属帯を挟んで対向する複数対の吹き出しノズルを金属帯の進行方向に配列して設けてある竪型空冷帯内を金属帯が通過するに際し、
   金属帯のパスラインが金属帯の表裏面交互に偏りを持つように、各々の対向する吹き出しノズル間においては、前記金属帯に吹き付ける空気の吹き付け速度に差を設けるとともに、対の吹き出しノズル毎に、前記吹き付け速度の差を調整することを特徴とする金属帯の振動防止方法。

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